ВЫДРЫ И СКУНСЫ: МОЗГ НАОБОРОТ
Насколько образ жизни животного формирует его мозг? Десятилетиями исследователи в основном сравнивали размер мозга с размером тела. Сегодня они смотрят и на пропорции и форму мозга, которые могут отражать требования органов чувств и тела. Марго Мишо из UniLaSalle (Университет Артуа) и Льежского университета вместе с коллегами из Франции, Бельгии, США, Великобритании, Германии и Испании выбрали для проверки идеальную группу — мустелоидов (Musteloidea).
Одна семья, очень разные жизни
Мустелоиды — группа хищных, состоящая из четырёх семейств: малых панд (Ailuridae), куньих (среди них барсуки и выдры), скунсовых и енотовых. В одной близкородственной группе есть пловцы (выдры), землекопы (барсуки и скунсы), древолазы (кинкажу) и наземные обитатели. Природный эксперимент по эволюции мозга.
Слепки мозга, которого больше нет
Сам мозг в музейных коллекциях не сохраняется, а полость, в которой он находился, — сохраняется. Сканируя черепа рентгеном и микрокомпьютерной томографией, команда воссоздала 113 виртуальных слепков полости мозга — так называемых эндокастов — взрослых животных 41 вида, охватив 91,4 процента родов мустелоидов. У млекопитающих форма такого слепка соответствует внешней поверхности мозга.
На каждом слепке учёные расставили 47 анатомических меток и более 200 дополнительных точек вдоль кривых и поверхностей и разделили мозг на три области: обонятельные луковицы (центр обоняния, спереди), большой мозг (крупная основная часть) и задний мозг (мозжечок и ствол мозга, сзади). Затем статистические методы учли, насколько близкородственны виды, чтобы два родственника не считались двумя независимыми случаями.
Выдры и скунсы на противоположных полюсах
Две линии отделяются от остальных:
- У выдр наибольшая доля большого мозга — 74,3 процента — и самые маленькие обонятельные луковицы — 8,6 процента, а также самый маленький задний мозг (17,1 процента).
- Скунсы демонстрируют обратную картину: гораздо более крупные обонятельные луковицы (14,5 процента) и наименьшую долю большого мозга (66,3 процента).
Авторы предсказывали и то и другое: под водой обоняние играет малую роль, тогда как скунсы сильно полагаются на нос. Крупный большой мозг выдр они связывают с более ранними исследованиями, показавшими увеличенные осязательные зоны у полуводных хищников, которые ищут пищу на ощупь и манипулируют добычей передними лапами, — возможно, предполагают они, большой мозг выдры не только больше, но и настроен на осязание. Результаты по скунсам получены лишь на трёх видах и требуют осторожности.
Размер объясняет большую часть остального
За пределами этих двух линий главное правило — размер. Чем крупнее мозг, тем больше доля большого мозга и тем меньше доли обонятельных луковиц и заднего мозга; к тому же мозг становится круглее. Мелкий мозг более вытянутый, с выступающими вперёд обонятельными луковицами. Площадь поверхности неокортекса почти идеально следует за размером мозга. Это, пишут авторы, соответствует закономерностям, наблюдаемым у многих млекопитающих, где общие правила развития весят больше, чем отдельные требования к каждой области.
Свой след оставляет и питание: у рыбоядных — в этой выборке это в основном выдры — обонятельные луковицы пропорционально меньше, чем у плотоядных и всеядных.
Сюрприз: способ передвижения почти не проявляется
Команда ожидала, что задний мозг, отвечающий за равновесие, будет различаться у лазающих, плавающих и роющих животных. Этого не случилось: в их моделях способ передвижения почти ничего не добавляет после учёта размера и эволюционной истории. Общая форма мозга тоже не показывает заметного экологического эффекта.
Авторы предполагают, что такие приспособления могут скрываться внутри мозга — в складчатости мозжечка или плотности нейронов — или в мелких структурах, которые не удалось измерить у каждого вида. Внешний слепок показывает очертания мозга, а не его «проводку». Их вывод: мозг мустелоидов подчиняется общему правилу масштабирования, местами искривлённому эволюционной историей и питанием. Исследование прошло рецензирование и опубликовано в Journal of Anatomy.